专利名称：阻尼元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阻尼元件。
背景技术：
用于电力机车的牵引变流器通常具有带多个分布式电压中间电路的变 流器。图l对这种牵引变流器的等效电路图进行了详细图示。在这个等效电
路图中，每个变流器2和4均具有一个网侧变流器和一个负载侧变流器6和 8。用作网侧变流器6的是所谓的四象限变流器(4QS)，其中，用作负载侧 变流器8的是自换相脉冲变流器。牵引变流器的每个变流器2和4的这两个 变流器6和8在其直流电压侧均借助由多个电容器构成的中间电路电容器10 和12彼此并联。牵引变流器的这些中间电路电容器10和12通过电连接14 和16 (特定而言为母线)彼此电气相连，且与牵引变流器的每个变流器2 和4的直流电压侧接点相连。辅助变换器18与这些中间电路电容器10和12 并联。为此，辅助变换器18的连接线20中存在断路器22。辅助变换器18 的直流电压侧接点与电容器24并联。变流器6和8的中间电路电容器10和 12还与吸收电路26并联，这个吸收电路设计为串联谐振电路，且调谐为中 间电路的谐波的频率。为此，这个吸收电路26具有电容器28。从这个等效 电路图中还可看出，可以某一方式将牵引变流器的两个变流器2和4之间的 连接14断开，使吸收电路26保持与变流器2或4的电容器10或12并联的 状态。为此须在连接14中布置两个断路器30和32。
从电连接14和16 (特定而言为母线)中流过的直流电用于在牵引变流 器的两个变流器2和4的电压中间电路之间传输能量。由于牵引变流器的每 个变流器2和4的网侧变流器6采用单相设计，因此，电连接14和16中还会流过一个具有双电网频率的电流。在电连接14和16的漏感以及中间电路
电容器IO、 12和电容器24、 28的共同作用下，会产生高次谐振电路。变流 器2或4的变流阀在牵引变流器的电压中间电路上的每个开关过程均会激发 这种谐振电路，从而使电压中间电路之间产生弱阻尼高频电流。这个电流会 给中间电路电容器10和12以及辅助变换器18的电容器24带来附加的热负荷。
图2显示的是单个电容器电流ic2、 iC4、 icH和ics与频率的关系图。如图
所示，激发高次谐振电路时，变流器2、 4和18及吸收电路26的所有电容 器10、 12、 24和28均会发生电流放大。低于谐振频率时，频率分量被等分 给这些电容器IO、 12、 14和28。达到谐振频率时，电容器电流ic2、 iC4、 iCH 和ics被放大，大于谐振频率时，这种激发就会对电容器电流ic2、 iC4、 icH和 i^产生不同影响。
EP 1 450 475 Al揭示一种用于对电压中间电路变换器的电压中间电路 中的振荡进行阻尼的措施。这种措施是一与电压中间电路变换器的每个储能 器并联的阻尼网络。这种阻尼网络由电容器和与之串联的电阻构成。为能使 这个阻尼网络发挥良好效用，到中间电路电容器的连接均采用低电感设计。 为了导散损耗功率，这个阻尼网络的电阻优选具有独立的电阻冷却系统。另 一有利之处在于，这个阻尼网络的电容器的值达到了是电压中间电路的电容 器的值的1.5倍至50倍这一数量级。借助这种阻尼网络可以减小电流在振荡 路径上的振荡，以及减小电压中间电路变换器的电容器和其他组件的电力负 荷禾口热负荷。
图3显示的是如图1所示的牵引变流器的等效电路图，这个牵引变流器 配有两个公开自EP 1 450 475 Al的阻尼网络34和36。根据EP 1 450 475 Al ， 阻尼网络34或36与电压中间电路变换器的中间电路电容器并联。电容器10 或12分别与阻尼网络34或36并联。阻尼网络34、36具有串联的电容器38、 40和电阻42、 44。图4显示的是电容器电流ic2、 iC4、 icH和ics与频率f的关系图。为了展
示这两个阻尼网络34和36的作用，此处对图2所示的电流特性曲线和阻尼 电流特性曲线一并进行了图示。用虚线表示的特性曲线是经阻尼的电流特性 曲线ic2、 iC4、 icH和ics。当频率f低于谐振频率时，阻尼网络34和36没有 发挥作用。达到谐振频率时，阻尼网络34和36发挥的作用也有限。
发明内容
因此，本发明的目的是对具有多个分布式电压中间电路的已知变流器进 行改进，达到既对高频电流进行阻尼，又减小损耗功率的目的。
达成这个目的的解决方案是在具有多个分布式电压中间电路的已知变 流器中安装本发明的阻尼元件。
通过使本发明的阻尼元件具有两条电流路径，即用于高频电流分量的电 流路径和用于直流电及双频电流分量的电流路径，可对每条电流路径进行独 立优化。用于高频电流分量的电流路径为低电感，但电阻较大，用于直流电 和双频电流分量的电流路径电感较大，电阻较小。通过这种方式， 一方面可 对高频电流分量进行阻尼，另一方面可使直流电和双频电流分量仅受到最低 程度的限制，从而确保具有多个分布式电压中间电路的已知变流器的电压中 间电路中的损耗功率只发生最小程度的上升。
为了能实现条件互不相同的两条电流路径，为第一电流路径选用导电性 能不良的材料，为第二电流路径选用导电性能良好的材料。选用高级钢作为 导电性能不良的材料，选用铜作为导电性能良好的材料。为能使第一路径的 电感尽可能地小，本发明设置两个母线段，这两个母线段在空间上间隔最小 距离彼此平行延伸。第二电流路径则由两个导线段构成，这两个导线段分别 与一个母线段并联。
在本发明的这种阻尼元件具有两个在空间上间隔最小距离彼此平行延 伸的母线段的情况下，可以简单方式将这个阻尼元件整合在具有多个分布式 电压中间电路的电压中间电路变换器的电压中间电路的母线系统内。本发明的阻尼元件的其他有利设计方案可自从属权利要求中获得。
下面借助附图所示的本发明的阻尼元件的实施方式对本发明作进一步 说明，其中
图1为具有多个分布式电压中间电路的变流器的等效电路图； 图2为图1所示的变流器的各电容器电流与频率的关系图； 图3为如图1所示的具有已知阻尼网络的变流器的等效电路图； 图4为图3所示的变流器的各电容器电流与频率的关系图； 图5为本发明的阻尼元件；
图6为如图1所示的具有如图5所示的阻尼元件的变流器的等效电路以及
图7为图6所示的变流器的电容器电流与频率的关系图。
具体实施例方式
如图5所示，本发明的阻尼元件具有两个母线段46、 48和两个导线段 50、 52，其中，每个母线段46、 48均分别与一个导线段50或52并联。这 两个母线段46和48在空间上间隔最小距离平行布置。这个距离的值取决于 电气间隙和爬电距离的极限值。每个母线段46、 48均分别与一个导线段50 或52并联。根据导线段50或52的电感预期值和第二电流路径的预期值， 将这个导线段50或52设计为具有至少一个线匝的线圈，特定而言为空心线 圈。导线段50、 52的每个末端均具有一连接件54、 56或58、 60,这些连接 件与母线段46、 48导电相连。母线段46和48包含高级钢，借此可使穿过 这些母线段46和48的电流路径具有较大电阻值。穿过这些母线段46和48 的电流路径的电感值取决于这两个母线段46和48之间的距离。导线段50 和52可以使用铜线，特别是铜质带状导体。借此使穿过这些导线段50和52 的电流路径具有较小电阻值。通过为阻尼元件采用这种设计，可以得到两条 电流路径，其中，第一电流路径低电感，具有较高电阻水平，第二电流路径电感较大，电阻较小。
在所述阻尼元件采用上述设计的情况下，中间电路的高频电流分量从第 一电流路径中通过，中间电路的直流分量和双电网频率电流分量则从第二电 流路径中通过。由于只有第一电流路径具有较大电阻，因而只有从这条电流 路径中流过的电流分量才会受到阻尼。用于在具有多个分布式电压中间电路 的变流器的两个电压中间电路之间传输能量的电流分量则不受影响，因为根 据本发明的阻尼元件设计方案，这个电流分量仅在第二电流路径上流动。在 用母线段46和48构建本发明的阻尼元件的电流路径的情况下，可以简单方 式将这个阻尼元件整合在具有多个分布式电压中间电路的电压中间电路变
换器的母线系统内，其中，电连接件54、 58和56、 60分别在母线段46和 48与具有多个分布式电压中间电路的电压中间电路变换器的母线系统的对 应母线之间建立电连接。
图6对具有两个分布式电压中间电路的变流器和本发明的阻尼元件的等 效电路图进行了详细图示。这个等效电路图对本发明的阻尼元件的两条电流 路径进行了分开显示。电阻较小、电感较大的电流路径62用于低频电流， 电阻较大、电感较小的电流路径64则只用于频率较高的电流。在此情况下， 只有频率较高的电流分量才会受到阻尼。
图7显示的是具有本发明的阻尼元件的变流器的电容器电流iC2、 iC4、 iCH 和ics与频率f的关系图。虚线部分是电容器电流iC2、 iC4、 icH和ics的阻尼 电流特性曲线。与具有两个分布式电压中间电路和两个阻尼网络34和36的 变流器的实施方式相比，在这种为变流器配备本发明的阻尼元件的实施方式 中，频率较高的电流分量会受到强度明显更大的阻尼。借此可大幅减小电容 器IO、 12、 24和28的附加热负荷，从而避免电容器IO、 12、 24和28相对
于具有两个分布式电压中间电路的变流器的电压中间电路的有效电流而言 具有过大电容。
权利要求
1.一种阻尼元件，其具有两个母线段(46，48)和两个导线段(50，52)，其中，每个母线段(46，48)均分别与一个导线段(50，52)并联，所述母线段(46，48)在空间上间隔一定距离平行布置，所述导线段(50，52)包含一导电性能良好的材料，所述母线段(46，48)包含一导电性能不良的材料。
2. 根据权利要求1所述的阻尼元件，其特征在于， 所述导线段(50， 52)构成一具有至少一个线匝的线圈。
3. 根据权利要求1或2所述的阻尼元件，其特征在于， 每个导线段(50， 52)在其末端均分别具有一个连接件(54， 56; 58，60)，所述连接件与对应母线段(46， 48)导电相连。
4. 根据上述权利要求中任一项权利要求所述的阻尼元件，其特征在于， 所述导线段(50， 52)为带状导体。
5. 根据上述权利要求中任一项权利要求所述的阻尼元件，其特征在于， 所述导电性能良好的材料为铜。
6. 根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的阻尼元件，其特征在于， 所述导电性能不良的材料为高级钢。
全文摘要
本发明涉及一种阻尼元件。根据本发明，这种阻尼元件具有两个母线段(46，48)和两个导线段(50，52)，其中，每个母线段(46，48)均分别与一个导线段(50，52)并联，所述母线段(46，48)在空间上间隔一定距离平行布置，所述导线段(50，52)由导电性能良好的材料构成，所述母线段(46，48)由导电性能不良的材料构成。借此可在具有多个分布式电压中间电路的变流器中对高频电流进行有效阻尼，但电压中间电路中的损耗功率无明显上升，从而避免所述具有多个分布式电压中间电路的变流器的电容器(10，12，24和28)相对于所述变流器的电压中间电路的有效电流而言尺寸过大。
文档编号H03H1/00GK101595639SQ200780050584
公开日2009年12月2日 申请日期2007年9月5日 优先权日2007年2月12日
发明者安德烈亚斯·霍尔韦克, 马克-马蒂亚斯·巴克兰 申请人:西门子公司